Efek Doppler

Para Efek Doppler adalah efek yang diamati dalam Cahaya dan gelombang suara ketika mereka bergerak menuju atau menjauh dari pengamat. Salah satu contoh sederhana dari Efek Doppler adalah Suara dari sebuah tanduk mobil. Kita mungkin gambar seseorang yang berdiri di sudut jalan dan memikirkan sebuah mobil mendekati dia dan meniup klakson. Ketika mobil terus bergerak ke arah orang tersebut, pitch tanduk muncul untuk meningkatkan; suara yang berjalan lebih tinggi dan lebih tinggi. Saat mobil melewati pengamat, bagaimanapun, efek dibalik. Lemparan dari klakson mobil menjadi lebih rendah dan lebih rendah.

Semua gelombang dapat didefinisikan oleh dua sifat yang terkait: panjang gelombang dan Frekuensi. Panjang gelombang adalah jarak antara dua berdekatan (samping satu sama lain) dan bagian identik dari gelombang, seperti antara dua puncak gelombang (puncak). Frekuensi adalah jumlah puncak gelombang yang melalui titik tertentu per detik. Untuk referensi, panjang gelombang cahaya tampak adalah sekitar 400 sampai 700 nanometer (billionths meter), dan frekuensi adalah sekitar 4,3-7,5 1.014 hertz (siklus per detik). Panjang gelombang dari gelombang suara adalah sekitar 0,017-17 meter, dan frekuensi mereka adalah sekitar 20 sampai 20.000 hertz.

Klakson mobil efek yang dijelaskan di atas pertama kali dijelaskan sekitar tahun 1842 oleh fisikawan Austria Johann Christian Doppler (1803 1853). Untuk menjelaskan teorinya, Doppler digunakan diagram. Saat kereta mendekati stasiun kereta api, kedengarannya peluit nya. Gelombang suara yang datang dari luar perjalanan kereta api ke segala arah. Seseorang naik di kereta api akan mendengar apa-apa yang tidak biasa, hanya nada mantap suara peluit itu. Tapi orang di stasiun kereta akan mendengar sesuatu yang sangat berbeda. Saat kereta bergerak maju, gelombang suara dari peluit yang bergerak dengan itu. Kereta ini mengejar atau berkerumun gelombang suara di depannya. Seorang pengamat di stasiun kereta mendengar gelombang lebih per detik dari seseorang di kereta. Gelombang lebih per detik berarti frekuensi yang lebih tinggi dan, dengan demikian, pitch yang lebih tinggi. Seorang pengamat di belakang kereta baru saja pengalaman sebaliknya. Gelombang suara berikut kereta menyebar lebih mudah. Para pengamat kedua gelombang mendeteksi lebih sedikit per detik, frekuensi yang lebih rendah, dan, karenanya, suara bernada rendah.

Doppler meramalkan bahwa efek dalam gelombang suara juga akan terjadi dengan gelombang cahaya. Argumen yang masuk akal karena suara dan cahaya keduanya ditransmisikan oleh gelombang. Tapi Doppler tidak punya cara untuk menguji prediksi eksperimental. Efek Doppler dalam cahaya yang tidak benar-benar diamati, pada kenyataannya, sampai akhir 1860-an. Dalam suara, Efek Doppler diamati sebagai suatu perbedaan di pitch suara. Dalam cahaya, perbedaan frekuensi muncul sebagai perbedaan dalam warna. Misalnya, cahaya merah memiliki frekuensi sekitar 5 1.014 hertz, lampu hijau, frekuensi sekitar 6 1014 hertz, dan cahaya biru, frekuensi sekitar 7 1014 hertz. Misalkan seorang ilmuwan melihat lampu yang menghasilkan cahaya hijau sangat murni. Kemudian bayangkan bahwa lampu mulai bergerak cepat menjauh dari pengamat. Efek Doppler menyatakan bahwa frekuensi cahaya akan menurun. Alih-alih muncul menjadi warna hijau murni, ia akan cenderung lebih ke arah ujung merah spektrum. Semakin cepat lampu bergerak menjauh dari pengamat, semakin ia akan muncul untuk menjadi yang pertama kuning, lalu oranye, lalu merah. Pada kecepatan yang sangat tinggi, cahaya yang datang dari lampu akan tidak lagi terlihat hijau sama sekali, tetapi akan menjadi merah.

Contoh lampu hijau dijelaskan di atas telah digunakan untuk keuntungan besar oleh para astronom mengamati bintang-bintang saat. Cahaya dari bintang seperti yang terlihat dari Bumi selalu sedikit berbeda dari warna yang benar karena semua bintang berada dalam gerakan. Ketika para astronom mengamati bintang di kita sendiri galaksi Bima Sakti, misalnya, mereka menemukan bahwa warna dari beberapa bintang bergeser ke arah biru, sedangkan pergeseran warna dalam bintang-bintang lainnya adalah ke arah merah. Blueshift bintang bergerak menuju Bumi, dan bintang-bintang pergeseran merah yang bergerak menjauh dari Bumi. Pada tahun 1923, astronom Amerika Edwin Hubble (1889 1953) membuat penemuan yang menarik. Ia menemukan bahwa semua bintang di luar pergeseran merah galaksi kita menunjukkan cahaya. Artinya, semua bintang di luar galaksi kita harus bergerak menjauh dari Bumi. Selanjutnya, semakin jauh bintang-bintang, semakin pergeseran merah mereka, dan dengan demikian, semakin cepat mereka bergerak menjauh dari kita.

Penemuan Hubble adalah salah satu yang paling penting dalam semua astronomi modern. Ini memberitahu kita bahwa alam semesta secara keseluruhan berkembang. Seperti titik-titik pada permukaan balon yang sedang diledakkan, galaksi di seluruh alam semesta sedang berlomba saling menjauhi. Satu kesimpulan yang dapat ditarik dari penemuan ini adalah bahwa pada beberapa waktu di masa lalu semua galaksi pasti lebih dekat bersama di pusat alam semesta. Sejak saat itu, mereka telah galaksi bergerak menjauh dari satu sama lain. Kesimpulan ini merupakan dasar bagi teori sedang populer tentang penciptaan alam semesta, besar teori Ledakan. Efek Doppler telah banyak aplikasi praktis lainnya. Pengamat cuaca dapat mengirim gelombang radar dari awan badai. Dengan mempelajari frekuensi gelombang yang kembali, mereka dapat menentukan arah dan kecepatan dengan mana awan bergerak. Demikian pula, polisi lalu lintas menggunakan senjata radar untuk menentukan kecepatan kendaraan. Semakin cepat mobil atau truk yang bepergian, semakin besar perubahan dalam frekuensi gelombang radar itu mencerminkan. Gelombang suara yang digunakan untuk pengamatan bawah air. Sebuah kapal selam mengirimkan gelombang suara yang dipantulkan dari benda-benda bawah air lainnya, seperti kapal selam lain atau sekolah ikan. Frekuensi suara yang dipantulkan memberitahu arah dan kecepatan dari objek lainnya.